這款蔬菜大棚溫度計(jì)不用特殊的溫度傳感器，不用單片機(jī)，顯示直觀，設(shè)定超溫報(bào)警低溫報(bào)警簡(jiǎn)單方便，成本不超過(guò)20元。經(jīng)過(guò)適當(dāng)改動(dòng)還可以作溫／濕度同時(shí)顯示。這種蔬菜大棚的溫度計(jì)很有實(shí)用價(jià)值。

一、溫度一電壓轉(zhuǎn)換原理

硅二極管有正向?qū)妷弘S溫度上升而下降的特性，在恒定電流偏置情況下，變化率約為-2mV／℃，也就是說(shuō)負(fù)溫度系數(shù)。由于恒流源制作復(fù)雜，往往用電阻與硅二極管串聯(lián)接一個(gè)固定電壓，形成分壓電路。溫度升高，硅二極管分得的電壓因溫度而下降，固定電壓一二極管電壓=電阻電壓隨之升高，電流增大。二極管因偏置電流增大而正向?qū)妷荷?，在這種反作用下，溫度系數(shù)小于恒流偏置。增大偏置電流，二極管動(dòng)態(tài)電阻減小，這種影響會(huì)減小。過(guò)度增大偏置電流，二極管發(fā)熱，測(cè)出的溫度高于環(huán)境溫度造成誤差。兩者要兼顧。

選擇R5=3.9k偏置電流約0.8mA。使用33/4位數(shù)字表，下圖電路實(shí)測(cè)電壓為0℃：2145mV，100℃：1630mV，估算50℃：（2145+1630）/2=1888mV。A1:LM358是一塊雙運(yùn)放，其一半A1_1用作跟隨器，另一半A1_2用作反相放大器，其倍數(shù)為-11倍。0℃時(shí)調(diào)整輸出為2.15V，50℃時(shí)輸出為4.97V。在測(cè)量中用同一個(gè)檔位測(cè)量，如DC20V為宜。

二、LM3914的分段比較原理

用電阻將2145~4972mV細(xì)分10等分，分別接比較器和輸入電壓相比?？梢缘玫?1種結(jié)果。小于或等于2145mV，大于2145mV（對(duì)應(yīng)0℃），大于2145+283mV（對(duì)應(yīng)5℃）……10個(gè)指示燈依次為不亮，1個(gè)燈亮，2個(gè)燈亮……形成光柱。為了更醒目起見(jiàn)，低于15℃用綠燈顯示，高于35℃用紅燈顯示，中間用黃燈顯示。LM3914的Rhi是調(diào)整上限，Rlo是調(diào)整上限。內(nèi)部含有9個(gè)1kΩ分壓電阻。如右圖所示。2145mV、4972mV必須很穩(wěn)定，不能受電源電壓波動(dòng)或環(huán)境溫度變化影響。LM3914內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電壓為1.25V的穩(wěn)壓電路，位于7（Uout），8（Adj）腳之間。Uout由Rl、R2調(diào)整，計(jì)算式為Uout=（1+Rl/R2），鑒于測(cè)溫50℃運(yùn)算放大器輸出近5V，設(shè)計(jì)Uout為5.3V。用Wl調(diào)節(jié)Rhi．W2調(diào)節(jié)Rlo，最好用多圈電位器實(shí)施細(xì)調(diào)。R2兼做燈拄電流控制用，R2為1.2kΩ時(shí)每燈電流為10×1.25V/1.2kΩ=10.4mA。LM3914的第9腳Dot/Bar接高，拄形顯示，Dot/Bar接低，點(diǎn)狀顯示。

三、上下限溫度報(bào)警設(shè)置

用雙列金手指接01~010。假如上限溫度設(shè)45℃，09低電平經(jīng)過(guò)JP2，R9到達(dá)U2的第1腳，4001是或非門，1腳輸入低，門1等效為反相器，Rl0掛在2腳與3腳之間形成負(fù)反饋，2腳電壓約等于1/2電源電壓位于線性放大的工作點(diǎn)，2腳電壓微小變化經(jīng)過(guò)2-3，5-4兩級(jí)放大，經(jīng)過(guò)電容C2正反饋到2腳，引起自激振蕩。頻率由Rl0，C2決定。4腳時(shí)而高時(shí)而低控制4001門3，4的振蕩，產(chǎn)生斷續(xù)的“嘀一嘀”聲。壓電陶瓷偏發(fā)出報(bào)警聲。這時(shí)VT1的基極因02低電平偏置，VT1截止。不影響09回路。~當(dāng)溫度低于5℃時(shí)，只有01一個(gè)燈不亮，02~010不亮而都輸出高電平，02通過(guò)JP2，R7，R8使VT1的基極正偏，VT1導(dǎo)通，VT1的C極為低，4001的1腳低電平，產(chǎn)生報(bào)警聲振蕩。在5℃~ 40℃范圍，VT1的基極因02-JP1低電平而截止。

09-JP2高電平，4001的1腳高電平→3腳低→5腳低→4腳低→12腳低→11腳高→9腳低→10腳低。所有的腳都處于固定電平?jīng)]有形成振蕩。不報(bào)警。JP1和JP2可以人為設(shè)定，特別方便。

四、制作與調(diào)整

把3個(gè)玻璃封裝的硅二極管串聯(lián)焊接，引出兩條細(xì)線（最好用高溫導(dǎo)線），做成Dll~ 13。然后裝入一根較粗的空?qǐng)A珠筆芯中，用704硅膠或裝修用的所謂“玻璃膠”封死，等待自然固化。用自來(lái)水凍成冰塊，和水混合放在保溫杯中，保證既有冰又有水，把Dll～13放入冰水混合物中，數(shù)字表測(cè)量其端電壓，等待數(shù)字穩(wěn)定讀出為2145mV。將探頭放入開(kāi)水鍋中，等待數(shù)字穩(wěn)定讀出為1630mV。

如果不是平原地區(qū)，水的沸點(diǎn)不是100℃，也可以用體溫計(jì)校準(zhǔn)。先去2份不含冰的冰水和一份開(kāi)水，放在保溫杯中，用體溫計(jì)監(jiān)視水溫，然后一勺一勺加開(kāi)水，直到正好40℃為止，把Dll～13放人，讀出為1835mV；通過(guò)計(jì)算得到50qC的電壓。焊下二極管，用一個(gè)lOkΩ多圈電位器替代。首先調(diào)到O℃的電壓，調(diào)Wl，使Rlo正好等于OoC的電壓。10個(gè)燈全不亮。第二步，調(diào)到50℃的電壓，調(diào)W2使Rhi正好等于500C的電壓。9個(gè)燈亮，第10個(gè)燈剛好在亮與不亮的臨界狀態(tài)，使第10個(gè)燈亮。LM358的具體放大倍數(shù)已經(jīng)不太重要了。所以R3，R4不必用精密電阻，也不必調(diào)。

沒(méi)有33/4位數(shù)字表，可以用一塊31/2位數(shù)字表+TLV431代替如下圖接好。用2V檔測(cè)測(cè)A點(diǎn)到地，如1.251V，再測(cè)二極管的時(shí)候，黑筆始終接A點(diǎn)，讀數(shù)如0.896 V，實(shí)際電壓為1.251+0.896=2.147V．這樣就可以取得小數(shù)點(diǎn)后3位有效數(shù)字。

調(diào)試中碰到的問(wèn)題：發(fā)光燈電流太大，不但使芯片發(fā)熱而且輸出端01N010的邏輯低電平因內(nèi)部的限流作用抬得很高，U2無(wú)法識(shí)別。下圖用三種方法試驗(yàn)。①串聯(lián)一只電阻，問(wèn)題有：一燈亮和多燈亮得亮度不勻，多燈得燈與燈之間亮度不勻。②串聯(lián)一只SV玻封穩(wěn)壓管，管子嚴(yán)重發(fā)燙③接入8050晶體管降壓。效果比較好，也發(fā)熱。VCC由12V改為9V，發(fā)熱問(wèn)題得以改善。

五、擴(kuò)充為千濕溫度度計(jì)

做同樣兩套溫度計(jì)，第一套溫度計(jì)測(cè)干溫度，第二套測(cè)濕溫度，濕度越小，兩者的差別越大，濕度飽和情況，兩者指示相同。由于第一套溫度計(jì)是5℃一個(gè)間隔，而第二套溫度計(jì)指示的是水蒸發(fā)降溫后的溫度差別，只需1℃一個(gè)間隔。，第二個(gè)3914的R102接第一塊3914的IN1。第二塊3914的Rhi用一個(gè)二極管抬高0.66V，即Rhi2=R102+0.66。注意挑選6個(gè)二極管特性要一致，在室溫下的正向壓降相同。

如有細(xì)微差別可以調(diào)節(jié)R253.9kΩ。水蒸發(fā)與空氣流動(dòng)速度有關(guān)，測(cè)濕溫度的探頭包一塊濕紗布放在通風(fēng)處。在沒(méi)有嚴(yán)格的標(biāo)定情況，只能建立經(jīng)驗(yàn)。10個(gè)燈全亮表示濕度最小，1個(gè)或少數(shù)燈亮，表示濕度大。